Вакуумные насосы – их устройство, принцип работы и правильный монтаж

Основной принцип вакуумного насоса любого типа – это вытеснение. Он одинаковый у всех вакуумных насосов любого размера и любого способа применения. Другими словами, принцип действия вакуумного насоса сводится к удалению газовой смеси, пара, воздуха из рабочей камеры. В процессе вытеснения изменяется давление, и молекулы газа перетекают в требуемом направлении.

Навигация:

1. Принцип работы водокольцевых вакуумных насосов
2. Работа пластинчато-роторных насосов
3. Принцип работы насоса ВВН

Два важных условия, которые должен выполнить насос – это создать вакуум определенной глубины, откачав газовую среду из необходимого пространства и сделать это в течении заданного времени. Если какое-то из этих условий не выполняется, то приходится подключать дополнительный вакуумный насос. Так, в случае необеспечения требуемого давления, но за нужный промежуток времени, подключается форвакуумный насос. Он дополнительно снижает давление, чтобы выполнились все необходимые условия. Этот принцип работы вакуумного насоса подобен последовательному подключению. И наоборот, если не обеспечивается скорость откачки, но при этом достигается нужная величина вакуума, то потребуется другой насос, который поможет достичь необходимый вакуум быстрее. Такой принцип работы вакуумного насоса схож с параллельным подключением.

Примечание. Глубина вакуума, создаваемого вакуумным насосом зависит от герметичности рабочего пространства, которое создают элементы насоса.

Чтобы создать хорошую герметичность рабочего пространства применяется специальное масло. Оно уплотняет зазоры и полностью их перекрывает. Вакуумный насос, имеющий такое устройство и принцип действия называется масляным. Если принцип вакуумного насоса не предусматривает использование масла, то он называется сухим. Преимуществом в использовании пользуются сухие вакуумные насосы, так как они не требуют обслуживания с заменой масла и так далее.

Кроме вакуумных насосов промышленного назначения, широкое применение получили небольшие насосы, которые можно использовать в домашних условиях. К ним относится ручной вакуумный насос для перекачки воды из скважин, водоемов, бассейнов и прочего. Принцип работы ручного вакуумного насоса разный, все зависит от его типа. Различаются такие виды ручных вакуумных насосов:

1. Поршневой.
2. Штанговый.
3. Крыльчатый.
4. Мембранный.
5. Глубинный.
6. Гидравлический.

Поршневой вакуумный насос работает за счет движения внутри него поршня с клапанами в середину корпуса. В результате давление уменьшается, и вода через нижний клапан поднимается вверх пока ручка поршня опускается вниз.

Штанговый вакуумный насос похож по принципу действия на поршневой, только роль поршня в корпусе выполняет очень вытянутая штанга.

Крыльчатый вакуумный насос имеет совсем другой принцип действия. Давление в рабочей камере насоса создается за счет движения рабочего колеса с лопастями (крыльчатка). При этом вода поднимается по стенке камеры, это повышает давление и, вода выплескивается наружу.

Более сложной конструкции является роторный вакуумный насос. Но эта сложность компенсируется тем, что в возможности насоса входит перекачка не только воды, но и более тяжелых масляных жидкостей. Давление в насосе создает ротор с тонкими пластинами, которые вращаются и с помощью центробежной силы втягивают жидкость в емкость, а потом физической силой выталкивает ее.

Мембранный вакуумный насос не имеет никаких трущихся частей, поэтому может использоваться для перекачки очень грязных смесей. С помощью внутреннего маятника и мембраны создается вакуум, который перемещает жидкость через корпус в необходимое место. Чтобы корпус не заклинивал от задержавшегося случайно мусора, насос оснащен специальными клапанами, которые очищают насос.

Глубинный вакуумный насос способен поднимать воду с очень большой глубины (до 30м). Принцип его работы такой же, как и у поршневого, но с очень длинным штоком.

Гидравлический вакуумный насос хорошо перекачивает вязкие вещества, но широкого применения он не получил. Более подробно принцип работы и устройство вакуумных насосов рассмотрим на отдельных его видах.

Вакуумные насосы и их особенности

В мире существует множество специализированных устройств, предназначенных для того, чтобы создавать vacuum. Самыми популярными из них являются вакуумные насосы. Все эти агрегаты можно условно разделить на следующие типы:

1. Вакуумные агрегаты;
2. Вакуумные насосы;
3. Вакуумные установки.

Основной задачей этих устройств является откачка воздуха, газов различных типов и воды, парогазовых смесей и тому подобных веществ. В промышленности самыми популярными устройствами являются вакуумные насосы различных типов. Все они имеют одну общую черту – откачка происходит очень быстро. Скорость работы вакуумных насосов зависит от их технических параметров.

Разновидности оборудования

Наибольшее распространение сегодня получили механические ручные вакуумные насосы, предназначенные для перекачки жидкости из бассейнов, водоемов и скважин. Принято разделять следующие виды такого бытового оборудования:

• гидравлические;
• глубинные;
• мембранные;
• крыльчатые;
• штанговые;
• поршневые.

Мембранные разновидности имеют внутренний маятник и мембрану из прорезиненного материала, которая создает вакуум и перемещает жидкость через сужающийся контур, подавая воду под высоким давлением в трубы. Насос имеет специальные очищающие клапаны, которые позволяют обеспечить работу всего оборудования. Особенностью такой техники является тот факт, что она может применяться для перекачки грязных смесей и жидкостей.

Поршневые имеют внутри корпуса специальный мощный шток с несколькими клапанами, которые отвечают за нагнетание вакуума. Это простейший и в то же время популярный тип водоподъемного оборудования, которое сочетает простоту конструкции, надежность и долговечность. Единственный его недостаток — это существенные габариты, что ограничивает возможности по установке таких насосов в скважинах автономного водоснабжения.

В крыльчатых насосах давление в системе обеспечивается за счёт быстрого вращения колеса с лопастями-крыльчаткой. Вода поднимается по стенкам камеры, повышается давление в системе, после чего жидкость направляется по трубам, обеспечивая при этом подъём на высоту в 20−30 метров и более.

Популярностью пользуются глубинные вакуумные центробежные насосы, которые разработаны специально для их установки внутри индивидуальных скважин. Это мощное оборудование, которое может поднимать воду с глубины в 50 метров и более.

Его особенностью является большой по своим размерам длинный шток, что обеспечивает нагнетание в системе высокого давления, необходимого для эффективной работы такой техники.

Водокольцевые установки

Водокольцевые насосы используют для разряжения и получения вакуума принцип циркуляции чистой воды. Рабочая камера выполнена в виде цилиндра с ротором, имеющим лопатки специальной формы. Привод вращается на валу со смещенным центром, обеспечивая при этом высокое разряжение и отличную мощность такого оборудования. Рабочая камера имеет специальную форму, в которой при вращении ротора появляется небольшая серповидная область вакуума, обеспечивающая эффективное всасывание жидкости и её подачу по трубам.

Одной из особенностей водокольцевых установок является их универсальность применения, с одинаковым успехом такая техника используется как в быту для подъема воды из скважин, так и в промышленности для работы с различными газовыми средами и маслом. Единственный недостаток такого оборудования — это его существенные габариты, что требует правильной установки техники, в том числе при её применении в автономном водоснабжении частных домов.

Пластинчато-роторные насосы

Этот тип вакуумных установок имеет цилиндрический корпус, качественно шлифованную идеально ровную внутреннюю поверхность и установленный в корпусе мощный ротор. Боковой зазор между лопастями рабочего инструмента не совпадает, что позволяет обеспечить различное давление в основной камере. Это позволяет создать разряжение, необходимое для движения рабочей жидкости и её подачи в патрубки под высоким давлением.

Особенностью техники этого типа является работа с высоким давлением, что позволяет применять роторно-пластинчатый насос для подачи воды из глубоких артезианских скважин. Необходимо лишь помнить, что такое оборудование чувствительно к чистоте перекачиваемой жидкости, оно требует регулярной очистки, использования соответствующего масла, которое необходимо для правильного функционирования водоподъемного оборудования.

Мембранно-поршневое оборудование

Вакуумные мембранно-поршневые насосы — это один из самых распространённых, простых и универсальных в использовании типов оборудования, в котором рабочим органом служит гибкая прорезиненная или композитная мембрана. Использование для ее изготовления высокотехнологичных материалов позволяет обеспечить отличную устойчивость к механическим нагрузкам, гарантируя длительный срок службы таких установок.

Преимущества насосов этого типа:

• высокая экономичность;
• полная герметичность;
• простота обслуживания техники;
• великолепная мощность.

Изменение объема рабочей камеры, а, следовательно, выталкивание и всасывание поступающей жидкости или газа обеспечивается за счёт движения двух мембран в противофазе. Также такая техника имеет систему клапанов, основное назначение которых — это правильное направление и распределение потоков. Одной из особенностей оборудования такого типа является отсутствие у него трущихся, вращающих и контактирующих друг с другом механических деталей.

Вихревые варианты

Вакуумные вихревые насосы появились относительно недавно и сразу же стали пользоваться популярностью на рынке. По своей конструкции они отдалённо напоминают центробежные установки. В качестве рабочего инструмента используется установленное на центральном валу колесо с лопастями, приходящими в движение от мощного электромотора. Отличием является лишь расположение приемного патрубка, находящегося на внешней окружности корпуса.

Минимальный зазор между корпусом и крыльчаткой позволяет обеспечить устойчивое быстрое перетекание жидкости в нужном направлении. Насосы этого типа обладают высокой всасывающей способностью и могут создавать огромное давление при нагнетании жидкости. Их преимуществом является простота конструкции и легкость ремонта, компактные размеры позволяют с лёгкостью установить их в небольшом помещении или внутри водяной скважины. Нужно лишь учитывать низкий КПД и чувствительность к чистоте рабочей жидкости.

Принцип работы вакуум насосов

Все вакуумные насосы работают по одному главному принципу, за счёт вытеснения. При откачке вещества вакуумным насосом происходит изменение объёма рабочей камеры. Устройство вакуумного насоса водокольцевого типа состоит в следующем:

1. Форма промышленного насоса, как правило, цилиндрическая;
2. Внутри рабочей камеры расположен специфический вал с колесом, который называется импеллером. Этот узел является ключевой деталью всего агрегата;
3. Колесо, при вращении в корпусе устройства, захватывает своими лопастями воду, в результате чего возникает центробежная сила, которая заставляет воду растекаться по стенкам рабочей камеры;
4. Образуется специфическое водное кольцо из рабочей жидкости, а внутри образуется вакуум.

После того, как насос будет запущен, он начнёт втягивать в себя воздух или газ, после чего отправлять очищенные потоки в нужном направлении.

Вакуумные насосы пластинчато-роторного типа работают по другой схеме, так как их конструкция отличается. Вакуумный насос данного типа состоит из следующих узлов:

1. Корпуса;
2. Входа и выхода;
3. Лопастей;
4. Специального ротора.

Выпускной клапан оборудован масляным уплотнением. Лопасти ротора делят рабочую камеру на два отсека. При включении насоса газ начнёт поступать в расширяющую камеру.

Преимущества и недостатки

Оборудование, работающее по принципу вытеснения жидкости, обладает многочисленными преимуществами, что, несомненно, сказывается на его популярности на рынке.

К преимуществам вакуум насосов принято относить следующее:

• автономность работы;
• возможность последовательного соединения нескольких установок;
• отличные показатели экологичности;
• минимальный уровень шума;
• хорошая скорость работы;
• ремонтопригодность и простота обслуживания;
• надежность конструкции.

К недостаткам техники этого типа принято относить её повышенную чувствительность к чистоте рабочей жидкости. Большинство разновидностей таких насосов могут работать лишь с чистой водой без ила и песка.

В отдельных случаях даже требуется предварительно ставить фильтровальные колонки и пескоулавливатель, что позволяет исключить выход из строя дорогого оборудования по причине его загрязнения и заклинивания.

Насос для создания вакуума, область применения

Появление вакуумных насосов позволило упростить различные технологические процессы, для которых нужна вакуумная среда. Вакуумные насосы применяются в следующих сферах промышленности:

1. Защите окружающей среды. Это чрезвычайно широкая сфера, так как многие производства имеют специальные очистные сооружения и контейнеры, которые очищают продукты распада вредных веществ;
2. Полиграфическое производство. Для подготовки, копирования и сканирования изображений применяются вакуумные насосы различных типов;
3. В пищевой промышленности востребованность вакуумных насосов чрезвычайно велика. Они используются для обработки и вакуумной упаковки различных продуктов;
4. В медицинской промышленности. Особой популярностью в медицине пользуются мини-вакуумные приборы;
5. В химической промышленности вакуумные насосы для перегонки веществ и продуктов распада пользуются огромным спросом. Многие процессы в современной химической промышленности невозможно представить без использования вакуумных систем;
6. В производстве стекла и керамики часто используют вакуумные контейнеры;
7. Деревообрабатывающая промышленность.

Кроме промышленности, вакуумные насосы используются в сельском хозяйстве, и даже в быту.

Вакуумные водяные насосы и их характеристики

Водяные вакуумные насосы чрезвычайно популярны в промышленности. Они долговечны, просты в обслуживании и обладают широким спектром возможностей. Основные технические характеристики вакуумных насосов данного типа выглядят следующим образом:

1. Скорость откачки зависит от мощности двигателя вакуумного насоса. Большинство современных моделей способны обеспечить скорость откачки от 1.1м3 в минуту, до 12 и более м3 в минуту;
2. Мощность двигателей вакуумных водяных насосов варьируется от 4 до 40 кВт, хотя встречаются и более мощные двигатели;
3. Габариты вакуумных насосов зависят от производительности агрегатов;
4. Средний вес насосов данного типа стартует от 25 кг и заканчивается 2 000 кг. Хотя встречаются и более тяжёлые насосы.

Сейчас вакуумные водяные насосы широко представлены на рынке вакуумного оборудования. Множество отечественных и зарубежных производителей предлагают своё оборудование, имеющее различные характеристики и назначение. Отечественные насосы способны составить достойную конкуренцию зарубежным аналогам. Благодаря простоте конструкции, долговечности и качественным материалам корпуса, они могут использоваться в самых тяжёлых условиях и любых промышленных и хозяйственных сферах.

Как выбрать?

Подбирая вакуумный насос для водяной скважины, следует обратить внимание на такие характеристики:

• Максимальный и минимальный уровень давления;
• Показатель выпускного давления на выпускном сечении;
• Скорость откачки воды.

Кроме этого нужно учесть:

Виды ручных вакуумных насосов для перекачки воды

• Производителя;
• Срок службы;
• Длительность гарантии;
• Материалы и качество изделия;
• Отзывы.

Установка вакуум насоса

Монтаж вакуумной установки не представляет собой ничего сложного, но необходимо строго следовать рекомендациям в паспорте изделия. Основные требования при установке вакуумного насоса состоят в следующем:

1. Насос устанавливается в самом сухом и чистом месте, которое имеется в помещении;
2. Вакуумный насос нужно устанавливать на фундамент, масса которого должна превышать массу насоса не менее чем в 2-3 раза;
3. Место для размещения вакуумного насоса должно иметь открытый доступ для проведения работ различного типа;
4. Температура воздуха в помещении, где устанавливается вакуумное оборудование, должна быть в пределах +5-40 градусов по Цельсию;
5. Агрегат должен устанавливаться горизонтально, а наличие зазора между опорной поверхностью насоса и основанием. Все крепёжные болты нужно затягивать до упора. Если пренебречь данным требованием, насос будет вибрировать при работе, что может привести к поломкам и повышению уровня шума при работе.

Правильно установленный вакуумный насос будет работать долгое время без поломок. Несмотря на это, визуальный осмотр вакуумного оборудования нужно проводить ежедневно. Особое внимание уделяется крепёжным болтам, если они ослабли, необходимо их затянуть.